文档内容
考点 24 电化学原理的综合应用
目录
.............................................................................................................................................1
1.高考真题考点分布...................................................................................................................................1
2.命题规律及备考策略...............................................................................................................................1
.............................................................................................................................................2
考法01 多池串联的两大模型及原理分析................................................................................................2
考法02 电化学装置中的膜技术应用.......................................................................................................5
考法03 电化学有关计算...........................................................................................................................8
...........................................................................................................................................12
1.高考真题考点分布
考点内容 考点分布
多池串联 2022·山东卷，3分； 2021·广东卷，3分；
膜技术应用 2024·河北卷，3分；2024·湖北卷，3分；2024·辽宁卷，3分；2024·广东卷，3分；
2023·广东卷，3分；2023·全国甲卷，6分；2023·辽宁卷，3分；2023·湖北卷，3分；
2023·山东卷，3分；2023·浙江卷，3分；2023·重庆卷，3分；2022·湖南卷 ，3分；
2022·全国甲卷，6分；
2024·安徽卷，3分；2024·全国甲卷，6分；2024·新课标卷，6分；2024·浙江卷，3
分；
电化学有关计算
2024·江苏卷，3分；2024·甘肃卷，3分； 2024·湖南卷，3分；2023·海南卷，3分；
2023·广东卷，3分；2023·辽宁卷，3分；2023·湖南卷，3分；2023·重庆卷，3分；
2.命题规律及备考策略
【命题规律】
高频考点从近几年全国高考试题来看，多池串联主要考查电极类型判断、电极反应式的书写等；原电池和
电解池的相关计算主要包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的
量求电荷量等仍是高考命题的热点。
【备考策略】【命题预测】
预计2025年高考会以新的情境载体考查考查电化学膜技术的应用、电极方程式书写、利用得失电子守恒计
算等是高考命题的重要趋势，题目难度一般较大。
考法01 多池串联的两大模型及原理分析
1.常见串联装置图
（1）外接电源与电解池的串联(如图)
A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。
（2）原电池与电解池的串联(如图)
图甲
图乙
显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。2.“串联”类装置的解题流程
考向01 考查外接电源与电解池的串联
【例1】（2024·河北秦皇岛·一模）如图所示，甲池的总反应式为NH＋O===N ＋2HO，下列关于该装置
2 4 2 2 2
工作时的说法正确的是( )
A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成
B．甲池中负极反应式为NH－4e－===N ＋4H＋
2 4 2
C．甲池和乙池中溶液的pH均减小
D．当甲池中消耗3.2 g N H 时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体
2 4
考向02 考查原电池与电解池的串联
【例2】（2024·广东·三模）西北工业大学推出一种新型Zn-NO 电池，该电池能有效地捕获NO 并将其转
2 2
化为NO 。现利用Zn-NO 电池将产生的NO 电解制氨，过程如图所示。下列说法正确的是
2A．c电极的电势比d电极的电势高
B．当电路中转移2mole-时，丙室溶液质量减少18g
C．电解池的总反应式为2H+ + 2NO + 2H O = 2NH +3O ↑
2 3 2
D．为增强丙中水的导电性，可以加入一定量的NaCl固体
【思维建模】
(1)多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。
(2)与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发
生的反应。
【对点1】（2024·黑龙江·模拟）二十大报告明确了生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO-空气质子
交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废
气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题：
(1)甲池在放电过程中的负极反应式为_________________________________________________________。
(2)乙池中通入废气SO 的电极为____极，电池总反应的离子方程式为_______________________________。
2
(3)b为____________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1的盐酸时，M室
中的溶液的质量变化为____________(溶液体积变化忽略不计)。
(4)若在标准状况下，甲池有5.6 L O 参加反应，则乙池中处理废气(SO 和NO)的总体积为____________L。
2 2
【对点2】（2024·山东·模拟预测）利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是A．乙室的Ag电极电势高于甲室
B．Cl电极的反应为
C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜
D．当乙室Ag电极的质量增加 时，理论上NaCl溶液减少
考法02 电化学装置中的膜技术应用
1.常见的隔膜
隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：
(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
2.隔膜的作用
(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3.“隔膜”电解池的解题步骤
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。
第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免
产物因发生反应而造成危险。
考向01 “隔膜”在新型电池中的应用
【例1】（2024·山东青岛·二模）我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对
外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是( )A．电极电势：Zn/ZnO电极B
B．负极上电极反应式：
C．好氧反应器中反应式为
D．X离子为 ，交换膜Y是阴离子交换膜
6．（2024·河北石家庄·三模）高性能钠型电池工作原理如图所示，电池反应为
．下列说法正确的是A．放电时，a为正极
B．充电时，阴极反应为
C．放电时，Sn在很大程度上被腐蚀
D．充电时，当电路中通过 ，理论上有 从石墨烯中脱嵌并向左迁移
7．（2024·青海西宁·三模）一种 双极膜电池可长时间工作，其工作原理如图所示。已知双极膜
中间层中的 解离为 和 。下列说法错误的是
A．电极电势： 电极 电极
B．双极膜中 解离出的 透过膜q向Cu电极移动
C．Cu电极的电极反应式为
D．双极膜中质量每减少18g，左侧溶液中硫酸质量减少98g
8．（2024·陕西·模拟预测）铁—铬液流电池储能技术被称为储能时间最长、最安全的电化学储能技术之
一，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，M为正极B．充电时，阴极反应式为
C．若用该电池电解饱和食盐水，当有 生成时，则有 被氧化
D．充电时， 被氧化时，则有 由左向右通过质子交换膜
9.（2023·广东惠州·联考）钒电池是化学储能领域的一个研究热点，储能大、寿命长，利用该电池电解含
的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。下列说法中正确的是
A．用钒电池处理废水时，a电极区溶液由蓝色变成黄色
B．电势：a极高于c极
C．膜2为阴离子交换膜，p口流出液为
D．当钒电池有 通过质子交换膜时，处理含 的废水
10.（2024·广西南宁·模拟预测）如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是
A．甲池将化学能转化为电能，总反应为2CHOH+3O =2CO +4H O
3 2 2 2
B．乙池中的Ag不断溶解
C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO固体
D．当甲池中有22.4LO 参与反应时，乙池中理论上可析出12.8g固体
2
11.（2024·河北衡水·一模）浓差电池是一种特殊的化学电源。如图所示装置是利用浓差电池电解NaSO 溶
2 4
液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O、H、HSO 和NaOH。下列说法正确的是
2 2 2 4A．a为电解池的阴极
B．当电路中转移2mol电子时，2mol 通过膜d向右移动
C．电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应为
D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得120gNaOH
12.（2024·湖南长沙·模拟预测）四甲基氢氧化铵 常用作电子工业清洗剂，下图为以四甲基氯
化铵 为原料，利用光伏并网发电装置采用电渗析法合成 ，下列叙述正确的是
A．a极电极反应式：
B．制备0.4mol 时，两极共产生6.72L气体(标准状况)
C．c为阳离子交换膜，d，e均为阴离子交换膜
D．保持电流恒定，升高温度可以加快合成 的反应速率
13．（2024·河北·二模）科学家利用高温固体氧化物燃料电池技术实现了废气资源回收，并得到单质硫。
该电池工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．电子从电极b流出
B．电极 的电极反应为C．该电池消耗 转化成的电能理论上小于其燃烧热值
D．电路中每通过 电子，则有 流向电极a
14．（2024·安徽合肥·三模）一种基于固体电解质NASICON的可充电钠碘电池，具有安全、电流密度
高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池充电时b极发生氧化反应。下列说法错误的
是
A．放电时a电极反应式为
B．电池总反应式可表示为
C．充电时，转移0.2mol 时，c区和d区的质量差改变4.6g
D．若将c区换成金属锂，电池的比能量更大
15．（2024·黑龙江齐齐哈尔·三模）一种 —空气酸性燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时，
下列说法正确的是
A． 通过质子交换膜从右侧向左侧多孔石墨棒移动
B．若产生 ，则理论上需通入 (标准状况)
C．负极的电极反应式为
D．电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极
16．（2024·辽宁·模拟预测）一种 双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。已知：①M、N均为多孔石墨烯电极；
②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含 ；
③盐的水解忽略不计。
下列说法正确的是
A．充电时，Ⅱ室中 向Ⅰ室迁移
B．充电时，N极电极反应式为
C．X膜为阴离子交换膜，Y膜为阳离子交换膜
D．放电时，Ⅲ室中电路上转移 电子，此时Ⅰ室中 ，则起始时Ⅰ室中含有
17.（2024·四川成都·模拟预测）水系可逆 电池在工作时，复合膜(由a、b膜复合而成，a膜只允许
通过，b膜只允许 通过)层间的 解离成 和 ，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移
动。当闭合K 时， 电池工作原理如图所示，下列说法错误的是
1
A．闭合 时，右侧电极反应为
B．闭合 时，电池工作一段时间，复合膜两侧溶液的pH都降低
C．闭合 时， 从Zn电极流向复合膜
D．闭合 时，每生成65gZn，同时生成 气体11.2L
18．（2024·陕西安康·模拟预测）一种处理含 废水并资源化利用氨的三室电催化装置如图所示。下列说法错误的是
A．b室和c室之间应选择阳离子交换膜
B．阴极发生的反应有
C． 溶液与 在a室中反应生成铵盐，实现资源化利用氨
D．b室消耗 ，c室产生 气体(标准状况)
19．（2024·黑龙江·三模）一种新型 电池，可以有效地捕获 ,将其转化为 ,再将产生的
电解制 ，装置如图所示，下列说法正确的是
A．b为正极，发生氧化反应
B．电池工作中电子的流向：
C．d电极的电极反应式：
D．捕获 ,c极产生 （标准状况）
20．（2024·北京·三模）利用双极膜电解 制备 ，捕集烟气中 ，制备 。电解原理
如图所示：已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的 解离，提供 和 。
下列说法正确的是
A．阴极反应式：
B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ阳离子交换膜
C．电路中转移 电子时共产生
D．该装置总反应的方程式为
1.（2024·安徽卷）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以 (局部结
构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和 为电极，以 和 混合液为电解质溶液。下列说法
错误的是
A. 标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B. 电池总反应为：
C. 充电时，阴极被还原的 主要来自
D. 放电时，消耗 ，理论上转移 电子
2.（2024·河北卷）我国科技工作者设计了如图所示的可充电 电池，以 为电解质，电
解液中加入1，3-丙二胺( )以捕获 ，使放电时 还原产物为 。该设计克服了
导电性差和释放 能力差的障碍，同时改善了 的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是
A. 放电时，电池总反应为
B. 充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C. 充电时，电子由 电极流向阳极， 向阴极迁移
D. 放电时，每转移 电子，理论上可转化
3.（2024·湖北卷）我国科学家设计了一种双位点 电催化剂，用 和 电化学催化合成
甘氨酸，原理如图，双极膜中 解离的 和 在电场作用下向两极迁移。已知在 溶液中，甲
醛转化为 ，存在平衡 。 电极上发生的电子转移反
应为 。下列说法错误的是
A. 电解一段时间后阳极区 减小
B. 理论上生成 双极膜中有 解离
C. 阳极总反应式 为
D. 阴极区存在反应
4.（2024·甲卷）科学家使用 研制了一种 可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间
后， 电极上检测到 和少量 。下列叙述正确的是A.充电时， 向阳极方向迁移
B.充电时，会发生反应
C.放电时，正极反应有
D.放电时， 电极质量减少 ， 电极生成了
5.（2024·辽宁卷）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢
的问题，科技工作者设计耦合 高效制 的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
。下列说法错误的是
A. 相同电量下 理论产量是传统电解水的1.5倍
B. 阴极反应：
C. 电解时 通过阴离子交换膜向b极方向移动
D. 阳极反应：
6.（2024·新课标卷）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控
制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖
浓度以葡萄糖浓度计)电池工作时，下列叙述错误的是
A. 电池总反应为
B. b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C. 消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入
D. 两电极间血液中的 在电场驱动下的迁移方向为b→a
7.（2024·浙江卷1月）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成 和 ，下列说法不
正确的是
A. 氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B. 随着腐蚀的进行，溶液 变大
C. 铁电极上的电极反应式为：
D. 每生成标准状况下 ，消耗
8.（2024·江苏卷）碱性锌锰电池的总反应为 ，电池构造示意图如
图所示。下列有关说法正确的是
A. 电池工作时， 发生氧化反应
B. 电池工作时， 通过隔膜向正极移动
C. 环境温度过低，不利于电池放电
D. 反应中每生成 ，转移电子数为
9.（2024·广东卷）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说
法不正确的是A. 阳极反应：
B. 阴极区溶液中 浓度逐渐升高
C. 理论上每消耗 ，阳极室溶液减少
D. 理论上每消耗 ，阴极室物质最多增加
10.（2024·甘肃卷）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是
A. 电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B. 电极2是阴极，发生还原反应：
C. 工作时 从多孔电极1迁移到多孔电极2
D. 理论上电源提供 能分解
11.（2024·湖南卷）在 水溶液中，电化学方法合成高能物质 时，伴随少量 生成，电解原
理如图所示，下列说法正确的是
A. 电解时， 向Ni电极移动B. 生成 的电极反应：
C. 电解一段时间后，溶液pH升高
D. 每生成 的同时，生成
12.（2023·海南卷第8题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是
A. b电极为电池正极
B. 电池工作时，海水中的Na+向a电极移动
C. 电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D. 每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量
13.（2023·广东卷第6题）负载有 和 的活性炭，可选择性去除 实现废酸的纯化，其工作原理如
图。下列说法正确的是（ ）
A. 作原电池正极
B. 电子由 经活性炭流向
C. 表面发生的电极反应：
D. 每消耗标准状况下 的 ，最多去除
14.（2023·广东卷第16题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解
溶液制氨。工作时， 在双极膜界面处被催化解离成 和 ，有利于电解反应顺利进行。下
列说法不正确的是A. 电解总反应：
B. 每生成 ，双极膜处有 的 解离
C. 电解过程中，阳极室中 的物质的量不因反应而改变
D. 相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
15.（2023·全国甲卷第6题）用可再生能源电还原 时，采用高浓度的 抑制酸性电解液中的析氢反应
来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A. 析氢反应发生在 电极上
B. 从 电极迁移到 电极
C. 阴极发生的反应有：
D. 每转移 电子，阳极生成 气体(标准状况)
16.（2023·辽宁卷第7题）某无隔膜流动海水电解法制H 的装置如下图所示，其中高选择性催化剂 可
2
抑制 产生。下列说法正确的是（ ）
A. b端电势高于a端电势 B. 理论上转移 生成C. 电解后海水 下降 D. 阳极发生：
17.（2023·辽宁卷第11题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 放电时负极质量减小
B. 储能过程中电能转变为化学能
C. 放电时右侧 通过质子交换膜移向左侧
D. 充电总反应：
18.（2023·湖北卷第10题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。
该装置工作时阳极无 生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为 。下列说法错误
的是（ ）
A. b电极反应式为
B. 离子交换膜为阴离子交换膜
C. 电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D. 海水为电解池补水的速率为
19.（2023·湖南卷第8题）葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料，在溴化钠
溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下：
下列说法错误的是
A. 溴化钠起催化和导电作用B. 每生成 葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了 电子
C. 葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物
D. 葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应
20.（2023·山东卷第11题）利用热再生氨电池可实现CuSO 电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，
4
甲、乙两室均预加相同的CuSO 电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
4
A. 甲室Cu电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 电池总反应为：
D. NH 扩散到乙室将对电池电动势产生影响
3
21.（2023·浙江卷6月第13题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正
确的是
A. 电极A接电源正极，发生氧化反应
B. 电极B的电极反应式为：
C. 应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D. 改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
22.（2023·重庆卷第12题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨
酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是A. 电极a为阴极
B. 从电极b移向电极a
C. 电极b发生的反应为：
D. 生成 半胱氨酸的同时生成 烟酸
23.（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误
的是
A. 海水起电解质溶液作用 B. N极仅发生的电极反应：
C. 玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D. 该锂-海水电池属于一次电池
24.（2022·全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnO 离子选泽双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以
2
Zn(OH) 存在)。电池放电时，下列叙述错误的是
A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的SO 2-通过隔膜向Ⅱ区迁移
4
C. MnO 电极反应：MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O
2 2 2
D.电池总反应：Zn+4OH-+MnO+4H+=Zn(OH) 2-+Mn2++2H O
2 4 2
25.（2022·山东卷）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成
，将废旧锂离子电池的正极材料 转化为 ，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移
至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是A. 装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B. 装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C. 乙室电极反应式为
D. 若甲室 减少 ，乙室 增加 ，则此时已进行过溶液转移
